Fiche - CORROSION ET PROTECTION

I Les différentes formes de corrosion

A. La corrosion chimique

B. La corrosion électrochimique (ou galvanique)

C. Facteurs favorisant la corrosion

II Lutte contre la corrosion

A. Protection électrochimique(ou cathodique)

B. Protection par revêtement

C. Protection par transformation chimique superficielle

La corrosion des métaux est l’enseble des modifications physicochimiques que subissent les métaux et leurs alliages sous l’influence de leur environnement. Elle pose des problèmes très importants, tant sur le plan économique qu’industriel.

I Les différentes formes de corrosion

A. La corrosion chimique

C’est la forme de corrosion qui se produit quand le métal baigne dans un milieu corrosif gazeux ou liquide; la substance corrosive agit seule sur le métal. Dans le cas d’un gaz, on parle de corrosion sèche.

1.Attaque du fer par les ions hydronium

Fe + 2H⁺ → Fe²⁺ + H₂ (g)

L’attaque du fer par les ions hydronium joue un rôle important dans notre environnement. Les atmosphères urbaines contiennent des acides produits par diverses combustions.

· Un peu d’histoire.

En 1950, avant que l’on ait entrepris de lutter énergiquement contre la pollution atmosphérique, il tombait annuellement sur Londres une quantité d’acides équivalant à 750 000 tonnes d’acide sulfurique. Ces acides provenaient, entre autres sources, de la combustion du charbon et des impuretés qu’il contient (du soufre en particulier).

2.Attaque des ions fer(II) par l’oxygene

Le fer(II), (ion Fe²⁺ ou hydroxide de fer(II)-Fe(OH)_2, laissé a l’air s’oxyde lentement en hydroxyde de fer(III)-Fe(OH)₃ de couleur rouille. Cette oxydation est produite par l’oxygène de l’air dissous dans l’eau. L’équation de la réaction s’écrit:

2 Fe(OH)₂ + ½ O₂ + H₂O → 2 Fe(OH)₃

L’oxydation directe du fer par l’oxygène de l’air humide se traduit par l’équation:

2 Fe + 3/2 O₂ + 3 H₂O → 2 Fe(OH)₃

La rouille est un corps dont la composition n’est pas parfaitement définie. Elle est essentiellement constituée d’oxyde de fer(III) hydraté, equivalent à de l’hydroxyde de fer (III)-Fe(OH)₃. La composition exacte de la rouille dépend beaucoup de l’atmosphère dans laquelle elle s’est formée.Elle n’est pas la même en zone urbaine et en zone rurale.

3. Attaque de l’aluminium par le dioxygène

Si on chauffe un fil d’aluminium avec un bec Bunsen, on constate qu’il se forme une poche contenant le métal fondu. Cette poche est constituée d’une couche très fine d’oxyde d’aluminium Al₂O₃.

4. Attaque du cuivre

Le cuivre, en présence de dioxygène et de dioxyde de carbone se recouvre de “vert de gris”.

Le vert de gris est un composé assez complexe constitué, en particulier, d’hydroxyde de cuivre(II) et de carbonate de cuivre(II).

B. La corrosion électrochimique (ou galvanique)

Cette forme de corrosion se produit chaque fois que deux métaux différents, au contact d’une solution électrolytique, sont reliés par une chaîne de conducteurs métalliques. On est alors en présence d’une pile; c’est le cas le plus fréquent. Dans une pile le métal le plus réducteur est oxydé; le moins réducteur est “protégé”.

C.Facteurs favorisant la corrosion

Les facteurs favorisant la corrosion sont nombreux.

· La présence de défaut dans le métal entraîne la corrosion préférentielle dans les zones défectueuses.

· Le traitement thermique et la soudure diminuent la résistance des métaux à la corrosion.

· Certaines bactéries présentes dans la terre favorisent la corrosion des métaux au contact avec le sol. Ainsi la corrosion de l’acier est particulièrement rapide en présence de flavio bacterium.

II Lutte contre la corrosion

A. Protection électrochimique (ou cathodique)

Principe: La pièce métallique à protéger est incluse dans un circuit électrique de façon à recevoir des électrons. Il y a deux façons de réaliser cette protection:

-On constitue une pile en reliant la plaque de fer à protéger à un autre métal plus réducteur. Le métal plus réducteur que le fer est peu à peu oxydé, jusqu’ à sa disparition complète. C’est pourquoi cette méthode de protection cathodique est dite par anode sacrificielle.

B. Protection par revêtement

On peut en distinguer deux types:

-les revêtements métalliques. La juxtaposition du revêtement et du métal à protéger peut conduire à des phénomènes qui agissent directement sur la corrosion.

-les revêtements non métalliques qui jouent un rôle purement passif.

C.Protection par transformation chimique superficielle

Certaines réactions chimiques, réalisées à la surface de l’acier, conduisent à la formation d’un revêtement protecteur.

1.Phosphatation est la technique employée pour traiter les tôles des carrosseries de voitures.

2. Passivation: L’acide nitrique pur a oxydé superficiellement la plaque de fer. Cette couche d’oxydes ne réagit pas avec l’acide nitrique dilué et protége le fer. Dans la pratique, le fer est passivé par des oxydants puissants tels que les ions chromate CrO₄^2- ou permanganate MnO₄^-.

On utilise même parfois des peintures contenant du chromate de zinc pour le protéger.

Exercices:

1.Déterminer le nombre d’oxydation de l’élément fer dans les composés suivants:

FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄, FeCO₃, Fe(OH)₃, Fe₂(SO₄)₃

2.Complétez les équations des réactions suivantes:

Fe + O₂ → oxyde de fer(III)

Fe + O₂ + H₂O→ hydroxyde de fer(II)

Fe + O₂ + H₂O→ hydroxyde de fer(III)

3.Complétez les phrases:

La corrosion peut être la corrosion ________________ et la corrosion ___________________.

Le fer peut être attaqué par les ions _________ des solutions acides: cette attaque conduit à des ions fer ( _____ ) de formule _______.

En présence d’humidité, l’oxygène de l’air oxyde un précipité d’hydroxyde de _________ (formule: _____) en hydroxyde de _______ (formule:____)

La couleur rouille est caractéristique des ions fer ( ____ ).